体积渲染的基本概念和术语

关于渲染体积材料和效果的文献倾向于使用许多数学物理学术语。假设我对表面渲染所涉及的概念有很好的了解。体积渲染我需要了解什么概念？（实时和脱机渲染。）

• 在体积渲染中光散射的确切含义是什么？（为什么将它分为内向散射和外向散射？）

• 透射，衰减和吸收之间的关系是什么？

• 什么是相位函数？它如何在体积渲染中发挥作用？（尤其是Henyey-Greenstein相位函数。）

• 什么是比尔-朗伯定律？它与光散射有什么关系？

基本上，从这样的图表中我如何理解？

当我第一次阅读所有这些内容时，我偶然发现了这个链接，该链接有助于我更好地理解这个大主题。此外，本文还将对此处提到的内容进行更详细的介绍。

光散射是一种自然现象，当光在介质中传播时，当它与分布在介质中的粒子相互作用时，就会发生光散射。从维基百科：

可以将光散射视为光线从直线路径偏转，例如由于传播介质，粒子或两种介质之间的界面不规则而引起的散射。

在计算机图形学中，已经开发了一些模型来模拟光线从入口点（A点）到出口点（B点）穿过体积对象的效果。当光从A传播到B时，由于与粒子的相互作用而发生了变化，这些相互作用通常被称为吸收，向外散射和向内散射。通常，您会看到这些分为两组；我喜欢将透光率（吸收和向外散射）视为“光损失”和“ 向内散射”（“光获得”）。

吸收基本上是入射光能，它转换成某种其他形式的能量，因此被“损失”。

透过率

透射率描述了在体积后面反射的光在通过介质从A传播到B时，如何因吸收而衰减。这通常是根据比尔-朗伯定律计算的，该定律将光的衰减与它所穿过的材料的特性相关联。

当光通过介质传播时，光子可能会从其入射方向散射开，因此无法进入观察者的视线，这被称为外散射。在大多数模型中，透射率方程式略有变化，以引入外散射的概念。

在散射中

上面我们已经看到了由于光子从观察方向散射而导致的光损失。同时，当光从A传播到B时，光可以散射回到观察方向，这称为散射内。

粒子内散射本身是一个非常复杂的主题，但是基本上您可以将其分为各向同性和各向异性散射。对各向异性散射进行建模将花费大量时间，因此通常在计算机图形学中，这可以通过使用相位函数来简化，该函数描述了入射光方向上从A传播到B时向入射方向散射的光量。

一种常用的非各向同性相位函数称为Henyey-Greenstein相位函数，可以对后向和正向散射进行建模。它通常具有单个参数g∈[-1,1]，该参数确定前向和后向散射的相对强度。